新型非對稱火焰穩(wěn)定器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于燃氣輪機領(lǐng)域，具體涉及一種新型非對稱火焰穩(wěn)定器及包含該火焰穩(wěn)定器的地面燃氣輪機燃燒室與航空發(fā)動機加力燃燒室。
【背景技術(shù)】
[0002]如果燃氣輪機是現(xiàn)代工業(yè)界的皇冠，那么燃燒室就是現(xiàn)代工業(yè)皇冠上的一顆明珠，正是燃燒室的存在才得以使燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能。對于燃氣輪機燃燒室來說，火焰穩(wěn)定是其最基本的要求之一。要求燃燒室一旦著火后，在不同的工作條件下都能使火焰維持穩(wěn)定的傳播。燃燒穩(wěn)定，一方面是指燃燒室要在適當?shù)?、盡可能寬的油氣比范圍內(nèi)工作；另一方面是指在燃燒過程中，在一定的進口氣流速度情況下，要滿足火焰穩(wěn)定的基本條件。由于熱容強度大，進口氣流速度高，給穩(wěn)定火焰帶來較大困難。因此，無一例外地設(shè)置了火焰穩(wěn)定器。
[0003]火焰穩(wěn)定器一般是鈍體障礙物。迎面來流沿鈍體表面流到鈍體后緣，產(chǎn)生附面層分離，因粘性而產(chǎn)生尾跡旋渦，形成回流區(qū)，回流區(qū)內(nèi)某些局部流速等于或低于紊流火焰?zhèn)鞑ニ俣?，這樣就具備了火焰穩(wěn)定的必備條件，一旦有功率足夠大的點火源，就可使可燃混氣點燃。高溫燃燒產(chǎn)物通過回流區(qū)返回上游，形成穩(wěn)定連續(xù)的點火源?；亓鲄^(qū)起著儲熱器的作用，以紊流傳熱和換熱的形式，為可燃混氣傳輸熱量和活性物質(zhì)，使火焰得以在燃燒室中迅速傳播。
[0004]地面重型燃氣輪機中，燃燒區(qū)域很大，因此難免出現(xiàn)局部地區(qū)燃燒不充分，燃燒效率較低的情況，此現(xiàn)象尤其出現(xiàn)在地面燃機燃燒室過渡段與火焰筒銜接的部分，該區(qū)域氣體速度較低，但是燃燒溫度及燃燒效率卻較低，該非對稱火焰穩(wěn)定器的存在可以很好地解決這個問題，穩(wěn)定該區(qū)域的火焰，加強燃料與空氣的摻混，提高該區(qū)域的燃燒效率。航空空發(fā)動機的加力燃燒室來流速度大、總壓低、總溫高，而且由于在主燃燒室中已經(jīng)消耗了空氣中的一部分氧氣，所以氧氣含量低，這些都對燃燒化學(xué)反映不利，要解決加力燃燒室的燃燒穩(wěn)定性問題，就要用到火焰穩(wěn)定器。該新型非對稱火焰穩(wěn)定器的應(yīng)用，相對于常規(guī)火焰穩(wěn)定器而言，擴大了燃機的穩(wěn)定工作范圍，提高了燃燒效率，具有良好的火焰穩(wěn)定性，可以適應(yīng)更惡劣的燃燒工況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出一種可以顯著擴大地面燃機與航空發(fā)動機加力燃燒室的穩(wěn)定工作范圍、提高其燃燒效率、維持穩(wěn)定燃燒的新型非對稱火焰穩(wěn)定器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是相對于其他火焰穩(wěn)定器，該火焰穩(wěn)定器能有效穩(wěn)定火焰，在相同的總壓損失下有更高的燃燒效率，且其結(jié)構(gòu)簡單；用于地面燃機與航空發(fā)動機加力燃燒室，會使其燃燒更充分，燃料的利用率更高。
[0006]技術(shù)方案
[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種新型非對稱火焰穩(wěn)定器。
[0008]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0009]用于提高燃燒室性能的新型非對稱火焰穩(wěn)定器，其特征在于:它的截面圖形由一條直線和兩條曲線構(gòu)成，三條線首尾相接構(gòu)成其橫截曲面。
[0010]上述新型非對稱火焰穩(wěn)定器，其特征尺寸之間的關(guān)系是:非對稱火焰穩(wěn)定器的截面直線長度LI是截面直線高度Hl的8?14倍，非對稱火焰穩(wěn)定器的截面曲線2的長度L2是其高度H2的I?2倍，非對稱火焰穩(wěn)定器的截面曲線3的長度L3是其高度H3的2?5倍。LI及Hl用于定位直線I ;L2及H2用于定位圓弧2，該圓弧半徑變化范圍為2?3H2 ;L3及H3用于定位樣條曲線的頂點位置，其余幾個點的位置可以在保證該樣條曲線只有一個極值頂點的條件下隨機獲得。
[0011]上述新型非對稱火焰穩(wěn)定器，其特征在于:直線I與圓弧2的交點處加以圓弧連接，該圓角的半徑R變化范圍為O?1mm0
[0012]上述新型非對稱火焰穩(wěn)定器，其在地面燃機內(nèi)的位置關(guān)系為:該新型非對稱火焰穩(wěn)定器與火焰筒內(nèi)腔出口的距離H為5?15mm，非對稱火焰穩(wěn)定器與火焰筒外壁的最近距離L為5?40mm。在位置確定后，該非對稱火焰穩(wěn)定器由上述平面幾何繞火焰筒中軸線旋轉(zhuǎn)一周形成。
[0013]上述新型非對稱火焰穩(wěn)定器，其在加力燃燒室內(nèi)的位置關(guān)系為:該新型非對稱火焰穩(wěn)定器安裝在航空發(fā)動機加力燃燒室中心錐后150mm?350mm處的截面上。根據(jù)實際流場來確定用I?3個該非對稱環(huán)形火焰穩(wěn)定器，火焰穩(wěn)定器之間用徑向聯(lián)焰槽連接在加力燃燒室的防震隔熱屏上。
[0014]該新型非對稱火焰穩(wěn)定器最大的好處是，使用了類似低速機翼的截面設(shè)計，上表面彎度較大，下表面彎度較小，因此上下壁面的存在壓差，在末端又相互匯合，因此造成了類似薄翼分離里面的長氣泡分離，在穩(wěn)定器后形成漩渦，即回流區(qū)。而穩(wěn)定器后壁面采用單頂點樣條曲線有助于駐渦的形成，使回流區(qū)穩(wěn)定于此處。它的應(yīng)用可以降低流過火焰穩(wěn)定器的總壓損失，提高燃氣輪機的燃燒效率，并使得燃機可以迅速點火，可靠性提高。
【附圖說明】
[0015]圖1:有新型非對稱火焰穩(wěn)定器的地面燃機火焰筒
[0016]圖2:新型非對稱火焰穩(wěn)定器剖視圖
[0017]圖3:新型非對稱火焰穩(wěn)定器截面示意圖
[0018]圖4:新型非對稱火焰穩(wěn)定器截面圓倒角示意圖
[0019]圖5:有新型非對稱火焰穩(wěn)定器的地面燃機火焰筒剖視圖
[0020]圖6:新型非對稱火焰穩(wěn)定器相對位置示意圖
[0021]圖7:有新型非對稱火焰穩(wěn)定器的加力燃燒室半剖視圖
[0022]圖8:有新型非對稱火焰穩(wěn)定器的加力燃燒室左視圖
[0023]圖中1-新型非對稱火焰穩(wěn)定器截面直線I ;2_新型非對稱火焰穩(wěn)定器截面弧線2 ;3_新型非對稱火焰穩(wěn)定器截面樣條曲線3 ;4_新型非對稱火焰穩(wěn)定器；5_火焰筒內(nèi)腔；6-火焰筒外壁；7_加力燃燒室中心錐；8_聯(lián)焰槽；9_新型環(huán)形非對稱火焰穩(wěn)定器；10_加力燃燒室防震隔熱屏。
【具體實施方式】
[0024]現(xiàn)結(jié)合附圖